[实用新型]波导镜

说明书

一种镜子及其制造方法，所述方法包括：提供绝缘体上硅衬底，所述衬底包括：硅支撑层；在所述硅支撑层顶部的掩埋氧化物（BOX）层；在所述BOX层顶部的硅器件层；在所述硅器件层中形成通孔，所述通孔延伸到所述BOX层；从所述通孔处开始蚀刻掉所述BOX层的一部分，并沿第一方向背离所述通孔横向延伸，以在所述硅器件层和所述硅支撑层之间形成沟道；通过所述沟道将各向异性蚀刻施加到与所述沟道相邻的所述硅器件层和所述硅支撑层的区域；所述各向异性蚀刻跟随所述硅器件层和所述硅支撑层的取向平面，以在所述硅器件层的悬垂部分下方形成空腔；所述悬垂部分限定平坦的下侧表面，用于将光竖直地耦合进出所述硅器件层；以及将金属涂层施加在所述下侧表面上。

技术领域

根据本发明的实施例的一个或多个方面涉及波导镜和制造波导镜的方法，并且更具体地涉及在绝缘体上硅衬底上制造的波导镜。

背景技术

硅光子学是一种快速发展的技术，其中对光学解决方案的需求满足硅芯片制造技术。通常，光学部件的制造在具有硅支撑层、中间绝缘层和位于绝缘层顶部的硅器件层的绝缘体上硅晶片上进行。

通常，在设计光学部件时，希望避免复杂的制造技术和相关联的制造时间尺。还希望避免具有大尺寸的部件。

发明内容

根据本发明第一方面的实施例，提供了一种制造镜子的方法，所述方法包括：

提供绝缘体上硅衬底，该衬底包括：硅支撑层；在硅支撑层顶部的掩埋氧化物(BOX)层；在BOX层顶部的硅器件层；

在硅器件层中形成通孔，该通孔延伸到BOX层；

从通孔处开始蚀刻掉BOX层的一部分，并沿第一方向背离通孔横向延伸，以在硅器件层和硅支撑层之间形成沟道；

通过沟道将各向异性蚀刻施加到与沟道相邻的硅器件层和硅支撑层的区域；各向异性蚀刻跟随硅器件层和硅支撑层的取向平面，以在硅器件层的悬垂部分下方形成空腔；悬垂部分限定平坦的下侧表面，用于将光竖直地耦合到硅器件层中和从硅器件层竖直地耦出；以及

将金属涂层施加到下侧表面。

以这种方式，与传统的硅波导镜相比，镜子结构被“翻转”，因为反射表面形成在下侧表面上。有利地，这消除了在被镜子反射之前光行进通过硅-空气界面的需要。通过空气行进会导致更多散射和更多的光学损失。粗糙表面也导致额外的损耗，因此通过制造的镜子的硅器件层的光滑上表面的出口也是有利的。

沟道也可以被称为BOX底切并且用于为蚀刻剂提供进入路径，其导致从硅器件层的底部向上进行蚀刻。正是这种从底部蚀刻的过程在硅器件层中产生了所需的悬垂。硅器件层的晶体结构意味着各向异性蚀刻工艺产生平坦的下侧表面。

可选地，在各向异性蚀刻中使用的蚀刻剂是以下之一：氢氧化四甲基铵(TMAH)、KOH或CsOH。

可选地，将金属涂层施加到下侧表面的步骤通过原子层沉积(ALD)进行。

可选地，硅器件层是{100}取向的。也就是说，用作制造器件的起始点的绝缘体上硅晶片沿着使用米勒指数定义的{100}晶格平面(和等效平面)切割。注意，虽然晶片通常沿(100)平面切割，但是等效平面(010)和(001)将产生相同的效果。可以通过晶片平面指示绝缘体上硅晶片中的硅的取向。在其他实施例中，沿着切割晶片的晶面可以是{110}平面(即(110)表面和等效平面)。括号{}在此用于表示等效平面族，而圆括号()用于表示特定平面。

以这种方式，因为已经产生了通孔和沟道，所以各向异性蚀刻对于沿着{111}平面的蚀刻是最具选择性的，这导致具有沿{111}平面延伸的下表面的悬垂器件层。也就是说，镜子的所得小平面沿{111}平面(即(111)、(-111)、(1-11)或(11-1))放置。在这样的实施例中，镜面通常与入射光的方向形成54.7度的角度。